Numeričko modeliranje difuzije u kompozitnim medijumima

Abstract

Највећи део истраживања у прошлости из области дифузиje је обављен на нивоу макро-скале где фундаментални закони, као што су Фиков и Дарсијев закон, описују кретање одговарајуће супстанце кроз произвољни медијум. Међутим, на кретање супстанце кроз поре сложених микроструктура утичу не само граничне површине солида услед којих се мењају путање супстанце, већ и хемијска интеракција између супстанце и површина солида. Ова интеракција постаје веома битна и може знатно утицати на просечну брзину дифузионог процеса у нано-ограниченом простору. Стога, Фиков закон не може довољно прецизно да опише дифузиони процес па се површинска интеракција, која се јавља на молекулском нивоу, мора узети у обзир. Један од начина да се одреде карактеристике дифузије са утицајем површина је молекуларна динамика (МД), помоћу које је могуће одредити интеракцију између супстанце и зида на атомском и молекулском нивоу. Међутим, због великог броја интеракција које треба да буду узете у обзир, МД постаje непрактична чак и за веома мале домене (реда милиметра). Осим метода молекуларне динамике, развијен је велики број метода механике континума, као што је метод коначних елемената, у циљу изучавања порозних система. Код ових континуалних метода се узимају у обзир термодинамичке карактеристике, али се ипак физика утицаја површина оставља по страни.

particles, which all together affect diffusion process. Despite the increasing focus on nanofluidics in many of these applications, the laws governing molecular transport through nanoscale fluidic channels and porous media have not been fully understood. As the size of the channels and pores is reduced to the molecule size, classical continuum theories fail to predict even the basic characteristics of fluid transport.